JP4814719B2 - Fine particle measuring device - Google Patents
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Description
本発明は微粒子測定装置に関し、特に、シースフロー方式にて微粒子の形状や性質などを計測する方法に適用して好適なものである。 The present invention relates to a fine particle measuring apparatus, and is particularly suitable for application to a method for measuring the shape and properties of fine particles by a sheath flow method.
フローサイトメトリでは、微粒子を流体中に分散させ、その流体を細く流して、個々の微粒子を光学的に分析することにより、微粒子の種類や性質を解明することができ、医療分野やバイオテクノロジー分野などで主に使用されている。
図3は、このフローサイトメトリに用いられる従来の微粒子測定装置の概略構成を示す斜視図である。
In flow cytometry, fine particles are dispersed in a fluid, the fluid is finely flowed, and individual fine particles are optically analyzed to clarify the types and properties of the fine particles. In the medical and biotechnology fields Mainly used in such as.
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional fine particle measuring apparatus used for the flow cytometry.
図3において、サンプルSaはサンプル容器101に蓄積され、生理食塩水等のシース液Shはシース容器102に蓄積されている。そして、サンプル容器101およびシース容器102の内部はそれぞれ気密にされ、加圧機構により加圧されている。そして、シースフロー原理によりフローセルチャンバ103内でサンプルがシース液に包まれて細い流れに収斂され、フローセル104の流通部を通過する。このときサンプル中に含まれる微粒子は分離されて1個ずつ順次流れる。このフローセル104を通過する個々の微粒子に対してレーザ光源105から出射されたレーザ光が、シリンドリカルレンズ106a、106bによって集光照射され、この結果として微粒子からは散乱光及び蛍光が発生する。そして、レンズ107によって散乱光を集光しながら、検出器8で光強度を検出することにより、個々の微粒子を光学的に分析することができる。
In FIG. 3, sample Sa is accumulated in the
また、例えば、特許文献1には、サンプルを効率良くフローセルに供給することができるようにするために、シース液供給チューブに設けられシース液の送液を行なうシース液送液機構と、廃液チューブに設けられ廃液の送液を行う廃液送液機構を設け、シース液送液機構と廃液送液機構との流量差によってサンプルの流量を決定する方法が開示されている。
しかしながら、従来の微粒子測定装置では、検出対象粒子の濃度が濃い場合や、試料液中に検出対象粒子以外のコンタミが多数含まれている場合、試料液中の検出対象粒子を分離させてフローセル内を1個ずつ順次流せるようにするために、試料流の流路幅を検出対象粒子の粒径とほぼ同程度に絞り込む必要があることから、試料流の流量が極端に減少し、測定時間の増大を招くという問題があった。
そこで、本発明の目的は、検出対象粒子の濃度が濃い場合や、試料液中に検出対象粒子以外のコンタミが多数含まれている場合においても、測定時間の増大を抑制しつつ、微粒子の測定精度を向上させることが可能な微粒子測定装置を提供することである。
However, in the conventional fine particle measuring apparatus, when the concentration of the detection target particle is high or when the sample liquid contains many contaminants other than the detection target particle, the detection target particle in the sample liquid is separated to In order to allow the sample flow to flow sequentially one by one, it is necessary to narrow the flow path width of the sample flow to approximately the same size as the particle size of the detection target particle. There was a problem of causing an increase.
Therefore, an object of the present invention is to measure fine particles while suppressing an increase in measurement time even when the concentration of particles to be detected is high or the sample liquid contains a large number of contaminants other than particles to be detected. It is an object of the present invention to provide a fine particle measuring apparatus capable of improving accuracy.
上述した課題を解決するために、請求項1記載の微粒子測定装置によれば、微粒子を含む試料液がシース液で包み込まれた試料流を形成するフローセルと、前記試料流に光を照射する光源と、前記試料流に含まれる微粒子からの光の強度を検出する光検出器と、前記フローセル内を流れる微粒子の粒子数の計測結果に基づいて、前記フローセル内を流れる試料液とシース液の混合液を前記試料流として前記フローセルに再送する再送手段とを備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problem, according to the fine particle measuring apparatus according to
以上説明したように、本発明によれば、試料流に含まれる微粒子の濃度を制御しながらフローセル内に試料流を循環させることが可能となり、試料流に含まれる微粒子の濃度が濃い場合においても、試料流の流路幅を微粒子の粒径とほぼ同程度にまで絞り込むことなく、試料液中の微粒子を分離させてフローセル内を1個ずつ順次流せるようにすることが可能となる。このため、試料流に含まれる微粒子の濃度が濃い場合においても、微粒子の測定精度を劣化させることなく、試料流の流路幅を拡大することを可能として、測定時間を短縮することが可能となる。 As described above, according to the present invention, the sample flow can be circulated in the flow cell while controlling the concentration of the fine particles contained in the sample flow, and even when the concentration of the fine particles contained in the sample flow is high. It is possible to separate the fine particles in the sample liquid and sequentially flow through the flow cell one by one without narrowing the flow path width of the sample flow to almost the same as the particle size of the fine particles. For this reason, even when the concentration of fine particles contained in the sample flow is high, the flow width of the sample flow can be increased without degrading the measurement accuracy of the fine particles, and the measurement time can be shortened. Become.
以下、本発明の実施形態に係る微粒子測定装置について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る微粒子測定装置の概略構成を示す側面図、図2は、図1のA部分を拡大して示す断面図である
図1および図2において、微粒子測定装置1には、微粒子16を含む試料液13がシース液14で包み込まれた試料流を形成するフローセル2、試料流にレーザ光7を照射するレーザ光源3、レーザ光源3から出射されたレーザ光7を試料流に集光するレンズ4、試料流に含まれる微粒子16からの光の強度を検出する受光素子6、試料流に含まれる微粒子16からの光を受光素子6に集光するレンズ5、試料液13をシース液14の中央に注入するノズル(サンプルインサーションロッド)8、試料液13を貯留する試料液容器9、シース液14を貯留するシース液容器10、試料液13とシース液14との混合液15を貯留するバッファタンク11が設けられている。
Hereinafter, a particle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a fine particle measuring apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a portion A in FIG. The
そして、微粒子測定装置1は、フローセル2を流れた試料液13およびシース液14をバッファタンク11内に一時的に貯留し、フローセル2内を流れた微粒子16の粒子数の計測結果に基づいて、バッファタンク11内に貯留された混合液15を試料流としてフローセル2に再送することができる。さらに、微粒子測定装置1は、フローセル2内を流れる微粒子16の粒子数の計測結果に基づいて、フローセル2内を流れる試料流の流路幅とともに試料流に含まれる微粒子16の濃度を制御することができる。なお、シース液14としては、微粒子16の光学的な分析の妨害にならないようにするために、例えば、純水などを用いることができる。
Then, the fine
ここで、フローセル2は、流体力学に基づいて設計されており、断面が四方形の細長いクォーツ製の中空チャンバで、レーザ光7を透過させ、フローセル2内の微粒子16にレーザ光7を照射させることができる。また、フローセル2内部は、入口からレーザ照射部に向けて次第に幅が狭くなり、レーザー照射部では正方形クォーツを構成することができる。
Here, the
そして、シース液14は、コンプレッサなどの圧力にてシース液容器10から押し出され、フローセル2に注入されるとともに、試料液13は、コンプレッサなどの圧力にて試料液容器9から押し出され、ノズル8を介してシース液14の中央に注入される。そして、フローセル2内において、試料液13とシース液14の流れは層流を形成し、試料液13とシース液14とが混じり合うことなく、微粒子16を含む試料液13がシース液14で包み込まれた試料流を形成することができる。
ここで、試料液13側の圧力をシース液14側の圧力よりわずかに低い状態にすると、試料液13は、シース液14との層流を作る段階で流体力学的絞り込みが生じ、シース液14に包まれた試料液13の流径が細くなって、微粒子16を1列に並ばせることができ、微粒子16が1個ずつ順番にフローセル2中を流れて行く状態にすることができる。
Then, the
Here, when the pressure on the
なお、シース圧を変えることにより、フローセル2内を微粒子16が通過する速度を変えることができ、シース圧とサンプル圧の差(差圧)により、フローセル2内の微粒子16が流れる速度、すなわち測定速度を決めることができる。例えば、シース圧が一定の時、サンプル圧を高くすると差圧が小さくなり、試料流の絞り込みは少なくなることから、試料流の流路幅は太くなり、測定速度は上がる一方で、測定分解能が下がる。一方、サンプル圧を低くすると差圧が大きくなり、試料流の絞り込みが大きくなることから、試料流の流路幅は細くなり、分解能は向上する一方で、測定速度は遅くなり、同じ微粒子16を測定するならば、測定時間が長くなる。
The speed at which the microparticles 16 pass through the
そして、レーザ光源3から出射されたレーザ光7はレンズ4にて集光された後、フローセル2内を流れる試料流に照射され、このレーザ光7を横切るようにして微粒子16を1個ずつ順番にフローセル2内に流すことができる。そして、フローセル2内に流れる微粒子16にレーザ光7が照射されると、この微粒子16からは散乱光及び蛍光が発生し、レンズ5によって散乱光を集光しながら、受光素子6で光強度を検出することにより、個々の微粒子16を光学的に分析することができる。
The
ここで、微粒子測定装置1は、フローセル2内を流れた微粒子16の粒子数を計測し、フローセル2内を流れた微粒子16の粒子数が所定値以上になった場合、バッファタンク11内に貯留された混合液15を試料流としてフローセル2に再送することができる。そして、シース液14は、コンプレッサなどの圧力にてシース液容器10から再度押し出され、フローセル2に注入されるとともに、混合液15は、コンプレッサなどの圧力にてバッファタンク11から押し出され、ノズル8を介してシース液14の中央に注入される。そして、フローセル2内において、混合液15とシース液14の流れは層流を形成し、混合液15とシース液14とが混じり合うことなく、微粒子16を含む混合液15がシース液14で包み込まれた試料流を形成することができる。ここで、試料流の流路幅は、微粒子16の粒径の5〜100倍程度に設定することができる。
Here, the fine
そして、レーザ光源3から出射されたレーザ光7はレンズ4にて集光された後、フローセル2内を流れる試料流に再度照射され、このレーザ光7を横切るようにして微粒子16を1個ずつ順番にフローセル2内に再度流すことができる。そして、フローセル2内に流れる微粒子16にレーザ光7が再度照射されると、この微粒子16からは散乱光及び蛍光が発生し、レンズ5によって散乱光を集光しながら、検出器8で光強度を再度検出することにより、個々の微粒子16を光学的に分析することができる。
Then, the
これにより、試料流に含まれる微粒子16の濃度を制御しながらフローセル2内に試料流を循環させることが可能となり、試料流に含まれる微粒子16の濃度が濃い場合においても、試料流の流路幅を微粒子の粒径とほぼ同程度にまで絞り込むことなく、試料液13中の微粒子16を分離させてフローセル2内を1個ずつ順次流せるようにすることが可能となる。このため、試料流に含まれる微粒子16の濃度が濃い場合においても、微粒子16の測定精度を劣化させることなく、試料流の流路幅を拡大することを可能として、測定時間を短縮することが可能となる。
Thereby, it is possible to circulate the sample flow in the
すなわち、図2(a)において、フローセル2内を流れる微粒子16の濃度が高い場合には、レーザ光7を横切る微粒子16が互いに重なり合うようになり、個々の微粒子16を1個づつ分離しながら測定することができなくなることから、個々の微粒子16の測定精度が劣化する。
このため、図2(b)に示すように、フローセル2内を流れる微粒子16の濃度が高い場合には、サンプル圧を低くしてシース圧とサンプル圧の差圧を大きくし、試料流の流路幅を微粒子16の粒径とほぼ同程度に絞り込むことにより、個々の微粒子16を1個づつ分離しながら測定することができる。
That is, in FIG. 2A, when the concentration of the fine particles 16 flowing in the
For this reason, as shown in FIG. 2B, when the concentration of the fine particles 16 flowing in the
一方、試料流の流路幅を微粒子16の粒径とほぼ同程度に絞り込むと、試料流の流路幅は細くなり、測定速度は遅くなることから、測定時間が長くなる。このため、図2(c)に示すように、バッファタンク11内に貯留された混合液15を試料流としてフローセル2に再送し、この混合液15に含まれる微粒子16にレーザ光7を照射させながら、個々の微粒子16を光学的に分析することができる。
On the other hand, if the flow path width of the sample flow is narrowed to about the same as the particle size of the fine particles 16, the flow width of the sample flow becomes narrower and the measurement speed becomes slower, so that the measurement time becomes longer. For this reason, as shown in FIG. 2C, the
これにより、フローセル2内を流れる微粒子16の濃度が高い場合においても、試料流の流路幅を微粒子16の粒径とほぼ同程度に絞り込むことなく、個々の微粒子16を1個づつ分離しながら測定することができ、微粒子16の測定精度を劣化させることなく、測定時間を短縮することが可能となる。また、個々の微粒子16を高精度で測定する必要がある場合には、初回測定時よりも試料流の流路幅が細くなるように試料流の流れを制御することができる。
Thereby, even when the concentration of the fine particles 16 flowing in the
このように、フローセル2内を流れる微粒子16の濃度が低い場合には、試料流の流路幅を太くし測定速度を速くすることで測定時間が短縮することが可能となるとともに、フローセル2内を流れる微粒子16の濃度が高い場合には、混合液15を試料流としてフローセル2に再送することで、試料流の流路幅を細くすることなく、個々の微粒子16を1個づつ分離しながら測定することができ、微粒子16の測定精度を劣化させることなく、測定時間を短縮することが可能となる。
As described above, when the concentration of the fine particles 16 flowing in the
1 微粒子測定装置
2 フローセル
3 レーザ光源
4、5 レンズ
6 受光素子
7 レーザ光
8 ノズル
9 試料液容器
10 シース液容器
11 バッファタンク
13 試料液
14 シース液
15 混合液
16 微粒子
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記試料液に光を照射する光源と、
前記試料液に含まれる微粒子からの光の強度を検出する光検出器と、
前記フローセル内を流れる微粒子の粒子数の計測結果に基づいて、前記フローセル内を流れる試料液とシース液の混合液を前記試料流として前記フローセルに再送する再送手段とを備えることを特徴とする微粒子測定装置。 A flow cell that forms a sample flow in which a sample liquid containing fine particles is wrapped in a sheath liquid;
A light source for irradiating the sample liquid with light;
A photodetector for detecting the intensity of light from the fine particles contained in the sample liquid;
A fine particle comprising: a retransmission means for retransmitting a mixed liquid of a sample liquid and a sheath liquid flowing in the flow cell to the flow cell as the sample flow based on a measurement result of the number of particles of the fine particles flowing in the flow cell. measuring device.
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